理解Android Framework

一 . Android 系统架构

Android是一个包括操作系统，中间件和关键应用的移动设备软件堆；

作为一个开源的软件，android包含了众多的功能和庞大的代码，他的代码基于linux。

1. Android系统架构图

2. Android 软件架构介绍

Android系统架构和其操作系统一样，采用了分层的架构。

从架构图看，Android系统架构分为四个层，从高层到低层分别为：

• 应用程序层
• 应用程序框架层 （Java Framework层）
• 系统运行库层 (Native层)
• linux核心层

各层之间的联系：

• Android的第一层是有C语言实现，第二层由C和C++实现，第3、4层主要是有java实现的。
• 第1、2层之间，从linux的操作系统的角度来看，是由内核和用户空间的分界线，
• 第2、3层之间是本地代码层和java代码层的接口。
• 第3、4层之间，是android的系统API的接口。
• 第一层运行与内核空间，第2、3、4运行与用户空间。

3. 应用程序层

Android会同一系列核心应用程序包一起发布，该应用程序包包括email客户端，SMS短消息程序，日历，地图，浏览器，联系人管理程序等。

所有的应用程序都是使用JAVA语言编写的。

4. 应用程序框架层

开发人员可以完全访问核心应用程序所使用的API框架。
隐藏在每个应用后面的是一系列的服务和系统, 其中包括：

• 丰富而又可扩展的视图（Views），可以用来构建应用程序， 它包括列表（lists），网格（grids），文本框（text boxes），按钮（buttons）， 甚至可嵌入的web浏览器。
• 内容提供器（Content Providers）使得应用程序可以访问另一个应用程序的数据（如联系人数据库）， 或者共享它们自己的数据
• 资源管理器（Resource Manager）提供 非代码资源的访问，如本地字符串，图形，和布局文件（ layout files ）。
• 通知管理器 （Notification Manager） 使得应用程序可以在状态栏中显示自定义的提示信息。
• 活动管理器（ Activity Manager） 用来管理应用程序生命周期并提供常用的导航回退功能。有关更多的细节和怎样从头写一个应用程序，请参考 如何编写一个 Android 应用程序.

等等。

5. 系统运行库层

Android系统架构 包含一些C/C++库，这些库能被Android系统中不同的组件使用。它们通过 Android 应用程序框架为开发者提供服务。

以下是一些核心库：

• 系统 C 库 : 一个从 BSD 继承来的标准 C 系统函数库（ libc ）， 它是专门为基于 embedded linux 的设备定制的。
• 媒体库 : 基于 PacketVideo OpenCORE；该库支持多种常用的音频、视频格式回放和录制，同时支持静态图像文件。编码格式包括MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, PNG。
• Surface Manager : 对显示子系统的管理，并且为多个应用程序提 供了2D和3D图层的无缝融合。
• LibWebCore : 一个最新的web浏览器引擎用，支持Android浏览器和一个可嵌入的web视图。
• SGL : 底层的2D图形引擎
• 3D libraries : 基于OpenGL ES 1.0 APIs实现；该库可以使用硬件 3D加速（如果可用）或者使用高度优化的3D软加速。
• FreeType ：位图（bitmap）和矢量（vector）字体显示。
• SQLite ： 一个对于所有应用程序可用，功能强劲的轻型关系型数据库引擎。

6. linux核心层

Android 的核心系统服务依赖于 Linux 2.6 内核，如安全性，内存管理，进程管理， 网络协议栈和驱动模型。

Linux 内核也同时作为硬件和软件栈之间的抽象层。

二 . Framework 启动过程

Android启动过程包含从Linux内核加载到Home应用程序启动的整个过程。

整体流程如下：

  1.  android是基于linux内核的系统平台。启动时，首先通过bootloader（系统加载器），加载Linux内核。在Linux加载启动时，与普通的Linux启动过程相同，先初始化内核，然后调用init进程。

  2.  Init进程启动zygote：

解析配置文件：init.rc（系统配置文件）及initXXX.rc（与硬件平台相关的文件）的内容执行一系列的命令，包括创建mount目录，安装文件系统，设置属性，启动属性服务器，启动Socket服务端口 --> 加载preload-classes和preload-resources（Framework大部分类及资源）--> fork启动新的进程Zygote（其实是由fork和execv共同创建）。

   3.  Zygnote孵化第一个进程SystemServer，SystemServer启动各种系统服务线程。

SystemServer进程在Android的运行环境中扮演了"神经中枢"的作用，APK应用中能够直接交互的大部分系统服务都在该进程中运行，常见的比如WindowManagerServer（Wms）、ActivityManagerSystemService（AmS）、PackageManagerServer（PmS）等，这些系统服务都是以一个线程的方式存在于SystemServer进程中。SystemServer的main()函数首先调用的是init1()函数，这是一个native函数，内部会进行一些与Dalvik虚拟机相关的初始化工作。该函数执行完毕后，其内部会调用Java端的init2()函数，该函数首先创建了一个ServerThread对象，该对象是一个线程，然后直接运行该线程，于是，从ServerThread的run()方法内部开始真正启动各种服务线程。

基本上每个服务都有对应的Java类，从编码规范的角度来看，启动这些服务的模式可归类为三种：模式一是指直接使用构造函数构造一个服务，由于大多数服务都对应一个线程，因此，在构造函数内部就会创建一个线程并自动运行。模式二是指服务类会提供一个getInstance()方法，通过该方法获取该服务对象，这样的好处是保证系统中仅包含一个该服务对象。模式三是指从服务类的main()函数中开始执行。无论以上何种模式，当创建了服务对象后，有时可能还需要调用该服务类的init()或者systemReady()函数以完成该对象的启动

  4.  当以上服务线程都启动后，AMS以systemReady调用完成最后启动，mMainStack.resumeTopActivityLocked（null）-》mService.startHomeActivityLocked启动第一个Activity。至此，FrameWork 的启动完成。

三. 学习Framework 要知道的重点

1. Init

2. Zygnote

3. ActivityManagerService

4. PackageManagerService

5. WindowManagerService

6. PowerManagerService

7. InputMethodManagerService

8. NetworkManagementService

9. MountService

10. NotificationManagerService

11. Binder

更多SystemServer见下表

td p { margin-bottom: 0; direction: ltr; color: rgba(0, 0, 0, 1); text-align: justify }
td p.western { font-family: "Times New Roman", serif; font-size: 12pt }
td p.cjk { font-family: "宋体", "SimSun"; font-size: 12pt }
td p.ctl { font-family: "Times New Roman", serif; font-size: 12pt }
p { margin-bottom: 0.25cm; direction: ltr; color: rgba(0, 0, 0, 1); line-height: 120%; text-align: justify }
p.western { font-family: "Times New Roman", serif; font-size: 12pt }
p.cjk { font-family: "宋体", "SimSun"; font-size: 12pt }
p.ctl { font-family: "Times New Roman", serif; font-size: 12pt }
a:link { }

服务类名称	作用描述	启动模式
EntropyService	提供伪随机数	1.0
PowerManagerService	电源管理服务	1.2/3
ActivityManagerService	最核心的服务之一，管理Activity	自定义
TelephonyRegistry	通过该服务注册电话模块的事件响应，比如重启、关闭、启动等	1.0
PackageManagerService	程序包管理服务	3.3
AccountManagerService	账户管理服务，是指联系人账户，而不是Linux系统的账户	1.0
ContentService	ContentProvider服务，提供跨进程数据交换	3.0
BatteryService	电池管理服务	1.0
LightsService	自然光强度感应传感器服务	1.0
VibratorService	震动器服务	1.0
AlarmManagerService	定时器管理服务，提供定时提醒服务	1.0
WindowManagerService	Framework最核心的服务之一，负责窗口管理	3.3
BluetoothService	蓝牙服务	1.0+
DevicePolicyManagerService	提供一些系统级别的设置及属性	1.3
StatusBarManagerService	状态栏管理服务	1.3
ClipboardService	系统剪切板服务	1.0
InputMethodManagerService	输入法管理服务	1.0
NetStatService	网络状态服务	1.0
NetworkManagementService	网络管理服务	NMS.create()
ConnectivityService	网络连接管理服务	2.3
ThrottleService	暂不清楚其作用	1.3
AccessibilityManagerService	辅助管理程序截获所有的用户输入，并根据这 些输入给用户一些额外的反馈，起到辅助的效果	1.0
MountService	挂载服务，可通过该服务调用Linux层面的mount程序	1.0
NotificationManagerService	通知栏管理服务，Android中的通知栏和状 态栏在一起，只是界面上前者在左边，后者在右边	1.3
DeviceStorageMonitorService	磁盘空间状态检测服务	1.0
LocationManagerService	地理位置服务	1.3
SearchManagerService	搜索管理服务	1.0
DropBoxManagerService	通过该服务访问Linux层面的Dropbox程序	1.0
WallpaperManagerService	墙纸管理服务，墙纸不等同于桌面背景， 在View系统内部，墙纸可以作为任何窗口的背景	1.3
AudioService	音频管理服务	1.0
BackupManagerService	系统备份服务	1.0
AppWidgetService	Widget服务	1.3
RecognitionManagerService	身份识别服务	1.3
DiskStatsService	磁盘统计服务	1.0